电磁学中DIS实验与常规实验的优化整合探究

来源:用户上传      作者:孙会妙

　　【摘 要】物理电磁学的教学离不开实验这一基础，实验是物理电磁学教学十分重要的手段。伴随着科学技术的飞速发展，DIS实验开始被逐渐应用于电磁学实验当中，但传统实验仍旧具有其不可替代性，只有将两者进行优化整合才能最优化电磁学的教学效果与质量。因此，本文首先分析电磁学中DIS实验的优势与传统实验优势，然后在此基础上提出电磁学中DIS实验与传统实验的优化整合对策，给相关工作者以参考。
　　【关键词】高中电磁学;DIS实验;传统实验;优化整合
　　【基金项目】本文系邢台市教育科学规划课题“电磁学DIS实验与常规实验的比较研究”的阶段性成果，课题编号为1701306
　　【中图分类号】G634.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）20-0-02
　　引言
　　伴随着DIS实验逐渐被应用于高中物理电磁实验教学中，物理电磁实验教学的效果得到了极大的提升，也同也时对物理常规实验提出了挑战。一些人偏爱DIS实验，觉得DIS实验要优势于常规实验;而有些人则偏爱常规实验，认为DIS实验只能对一些实验效果不好的常规实验进行弥补;有些人则认为应该将DIS实验与常规实验进行优化整合，以实现物理电磁教学的效果的最优化。本文主要基于此观点，来探究分析电磁学中DIS实验与常规实验的优化整合。
　　一、电磁学中DIS实验的优势与常规实验的优势
　　（一）DIS实验的优势
　　DIS实验是数字化信息系统实验室的简称，其是一种用来实时采集数据的智能系统。DIS实验能够取代如电磁流量计等常规仪表，还能直接测量磁感应强度、微电流等常规仪表没办法测量的物理量。传感器数据被数据采集器处理之后，会上传到计算机相对应的教学软件开展实时处理与分析工作。从这一过程中，我们会发现，DIS实验的优势之处主要体现在实时性、高精度性以及强大数据处理能力这三个方面[1]。
　　（二）常规实验的优势
　　常规实验的优势和不可替代性主要体现于实验仪器与一些常规实验手段、教学方法上。首先，在实验仪器方面，DIS实验就无法完全取代，虽然DIS实验取代部分实验仪表，但一些实验数据还是需要通过常规实验装置来收集。如磁铁、螺线管等实验装置，又比如探究自感现象、电感电容对交直流作用等实验，其数据源都来自于常规实验装置。其次，许多实验中的常规实验手段、实验教学方法也是DIS实验无法取代的。一方面，学生在知识的理解和掌握上有其自身的规律，直观的感性认识往往是进行抽象与归纳的前提，这是常规实验方法的优势。另一方面，实验教学的基础就是具体，通过直观明了的实验过程展示，来帮助学生准确理解电磁学物理意义，这也是常规实验的优势所在。
　　二、电磁学中DIS实验与常规实验的优化整合对策
　　DIS实验和常规实验各有所长，因此在面对这两种实验技术的时候，我们应该理性看待，有效优化与整合这两者，进行优势互补，以提高高中物理电磁学教学的质量与效率。
　　（一）对实验仪器进行优化整合
　　虽然DIS实验拥有实时性、高精度性以及强大数据处理能力的优势，但其结果得来的太简单完美，学生没有实验操作的踏实感，因此容易对数据抱持怀疑的态度。而常规实验器材采集到的数据又不够精准与确实。针对这种状况，我们就应该优化整合两种实验的实验仪器。例如，在进行电磁学“自感现象”教学的时候，自感现象演示仪器仍旧是主要角色，但连接于电路上的却不是演示电表，而是DIS实验的电流与电压传感器。这一改变，使原本只能通过小灯泡明灭与演示电表摆动来进行观察的自感实验教学过程，变成了通过“电压、电流—时间”图线来进行观察，该实验因此变得直观清晰，学生也能深入认知自感现象。
　　（二）对实验方法进行优化整合
　　学生在理解与掌握知识的时候往往有其自身规律，而抽象与归纳的前提通常都是直观的感性。DIS实验展示出的实验现象虽然更加科学合理，但却有着高标准的理解归纳能力要求，反而会影响学生对物理规律的掌握[2]。而常规实验相比而言，则更加直观与明了，有助于学生的感性认识。所以，应该将两种实验方法整合使用，针对不同内容采用不同实验，更容易提升学生的理解效率。
　　例如，在教学生电容器的时候，如果只用DIS实验的方法，给学生呈现电容器电流流动的变化图，往往不利于学生的快速理解，这时只采用常规实验的效果会更好。但是，在得出电容定义式C=Q/U的时候，常规实验方法则缺乏数据的支撑，科学严谨性不足，这时则可以采用DIS实验方法，得出电容充电放电的i-t图像，并根据充电图像下围“面积”的计算，来得出充电电荷量，将不同电势差下的电量进行对比，以此得出结论为：统一平行板充电器Q/U是常量，换不同电容器Q/U仍旧是常量。通过这种实验方法得出的电容定义式，学生会有更深刻的认识与理解。
　　（三）对实验能力进行优化整合
　　实验能力是高中学生物理学习过程中应当具备基礎能力，有序准确的实验操作，能使实验目标得到更快更好的实现。电磁学常规实验需要用到的测量仪器多，要花费的时间也长，要反复的测量与观察，在这一过程中，学生的实验耐心与实验观察能力能得到有效的培养。DIS实验相比于常规实验而言，虽无需观察仪表刻度、构造与使用方法，但在电磁实际实验操作过程中计算机操作和理解能力必不可少。因此DIS实验能有效锻炼学生的计算机操作能力，拓展学生的现代信息技术知识使用能力。所以，将常规实验和DIS实验结合起来，能有效实现高中学生物理能力的全方面培养[3]。
　　例如，教师在教学生电磁学中的测绘小灯泡的伏安特性曲线时，可根据物理教材中的实验步骤来操作，但需要做一些改变，比如将电流表换成电流传感器。如此一来既能有效锻炼学生的实验操作能力，又能保证测试数据的准确性，同时，学生电脑数据分析归纳与总结的能力也得到了增强，可以说是一举多得。
　　三、结语
　　总而言之，在实际物理电磁学教学过程中，应该既提倡DIS实验，又不偏废常规实验，保持两者的优势互补，相辅相成。同时，教师在日常电磁教学中，还可通过实验仪器、实验方法以及实验能力这三方面的优化整合，来实现物理电磁学教学效果与质量的有效提升。
　　参考文献
　　[1]谢建兴.博采众长相得益彰——DIS实验与传统实验的对比分析[J].中学理科园地，2019，15（02）：21-22+24.
　　[2]夏煜明.例谈DIS实验在高中物理教学中的应用策略[J].物理教学探讨，2018，36（03）：73-74+78.
　　[3]李相臻.传统实验与DIS实验的有效整合[J].中学物理教学参考，2017，46（14）：84.
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